1
ĆWICZENIE NR 1 Dwa prostokąty przed połączeniem
Laminarny przepływ nieściśliwy Połączyć oba prostokąty za pomocą opcji BOOLEAN
OPERATIONS  UNITE . Wskazać oba prostokąty,
Opis problemu: upewnić się, \
e opcja RETAIN (pozostawienie części
Zadanie stanowi wyznaczenie przepływu w rurze o sko- składowych) jest wyłączona (kolor szary) w przeciwnym
kowo zmiennej średnicy. Przepływającym czynnikiem jest wypadku Gambit stworzy połączenie obu prostokątów i
woda o lepkości i gęstości podanej na rys. pozostawi części składowe. Potwierdzić przyciskiem
APPLY.
Szkic zadania Prostokąty po połączeniu
Elementy zostały połączone, dlatego te\
znikła ich wcze-
śniejsza granica
Model geometryczny jest gotowy. Mo\
na przejść do gene-
rowania siatki obliczeniowej.
Tworzenie siatki obliczeniowej:
Z panelu OPERATION wybrać opcje MESH a następnie
Wymiary obszaru obliczeniowego
opcje siatkowania linii EDGE . Pod spodem otworzy siÄ™
odpowiedni panel MESH EDGES.
Liczba Reynoldsa dla tego typu przepływów określana jest
Zaznaczyć na rysunku wszystkie linie poziome (3). W
zale\
nością:
ramce SPACING ustawić wartość INTERVAL SIZE (dłu-
Re=VD/½=VDÁ/µ
gość podziału) na 2.5 i potwierdzić przyciskiem APPLY.
gdzie:
V  prędkość przepływu [m/s]
½ - lepkość kinematyczna [m2/s]
µ - lepkość dynamiczna [kg/m-s]
Równomierny podział na liniach poziomych
Á - masa wÅ‚aÅ›ciwa (gÄ™stość) [kg/m3]
Następnie wskazać środkowa i prawą linię pionową i po-
D  średnica rury [m]
dzielić je równomiernie z wielkością podziału 0.5.
dla d1=10mm i V=0.1m/s mamy Re=1000 co odpowiada
Na koniec nale\
y wskazać pozostała, lewa linie pionowa i
przepływowi laminarnemu.
zadąć 10 podziałów. W tym celu nale\
y zmienić przycisk
rozwijalny INTERVAL SIZE (wielkość podziału) na
Tworzenie geometrii modelu obliczeniowego w pro-
INTERVAL COUNT (liczba podziałów). W okienku
gramie GAMBIT
RATIO (zagęszczenie) wpisać wartość 0.8, tak, aby po-
działy zagęszczały się przy ściance rury. Jeśli Gambit
Tworzenie geometrii rury:
zagęścił odwrotnie, nale\
y wcisnąć przycisk INVERT).
Z panelu OPERATION wybrać opcje GEOMETRY a na-
Zagęszczenie powinno być jednostronne SUCCESSIVE
stępnie opcje tworzenia powierzchni FACE . Pod spodem
RATIO.
otworzy się odpowiedni panel roboczy FACE. Wybrać
tworzenie prymitywów CREATE FACE . W okienku
CREATE REAL RECTANGULAR FACE wprowadzić
długość (width) =25, wysokość (height) = 5. W przycisku
rozwijalnym DIRECTION zmienić opcje na tworzenie
zgodne z dodatnimi kierunkami osi X i Y (+X +Y) i po-
twierdzić przyciskiem APPLY.
Zagęszczenie siatki przy lewym brzegu
Utworzyć następnie drugi prostokąt o wymiarach 50x10,
centrowany (XY CENTERED). U\
ywajÄ…c przycisku
Aby stworzyć siatkę powierzchniowa nale\
y wybrać opcje
MOVE/COPY/ALIGN FACES przesunąć ten prostokąt o
FACE , następnie wybrać opcje MESH FACES . Wskazać
wartość x=50, y=5. W oknie MOVE/COPY FACES za-
połączone prostokąty. Sprawdzić, czy w okienku MESH
znaczone powinny być następujące pozycje: MOVE,
FACES ustawione SA elementy typu QUAD (czworokÄ…t-
OPERATION: > TRANSLATE, wartość przesunięcia
ne), a typ tworzenia siatki SUBMAP. Potwierdzić wciska-
wpisać w ramkę współrzędnych GLOBAL. Potwierdzić
jÄ…c APPLY.
przyciskiem APPLY, w razie błędnego wprowadzenia
danych u\
yć przycisku RESET, wówczas ustawienia okna
zostaną przywrócone do domyślnych.
Na tym etapie model winien wyglądać następująco:
Utworzona siatka powierzchniowa
Na typ etapie zakończona została dyskretyzacja obszaru na
objętości skończone.
2
Tworzenie modelu przepływowego: Wybrać opcje 2ddp a następnie RUN
Z górnej listwy wybrać: SOLVER _ FLUENT 5/6. Typ
solvera na pasku programu powinien zmienić się z generic Wczytanie geometrii obliczeniowej:
na fluent 5/6. FILE _ READ _ CASE
Następnie nale\
y w okienku SELECT FILE wybrać lokali-
Z panelu OPERATION wybrać opcje ZONES a następnie zacje i nazwę pliku z siatka .msh potwierdzając OK.
opcje zadawania warunków brzegowych SPECIFY Fluent wczyta plik z siatka .msh i wypisze odpowiedni
BOUNDARY TYPES . Pod spodem otworzy się panel raport (warto go przeczytać)
SPECIFY BOUNDARY TYPES.
Zmienić rodzaj elementów ENTITY, na których zadawane Sprawdzenie własności geometrycznych siatki i jej po-
będą warunki brzegowe z powierzchni FACES na krawę- prawności:
dzie EDGES. Wskazać dolna, pozioma linie na modelu (z GRID _ CHECK
wciśniętym SHIFTem), nazwa krawędzi pojawi się w ta- Wyświetlony zostanie raport o parametrach siatki oblicze-
belce dolnej w kolumnie LABEL, typ warunku brzegowe- niowej. Nale\
y odnalez
ć pozycje najmniejszej objętości
go TYPE ustawić jako os AXIS (nale\
y zmienić z wartości komórki obliczeniowej (minimum volume) i upewnić
WALL). Wpisać nazwę NAME jako  os_symetrii (bez się, czy jest ona dodatnia.
polskich liter i koniecznie z podkreślnikiem). Potwierdzić
wciskając APPLY. W tym momencie w górnej tabelce Przeskalowanie siatki:
pojawi siÄ™ nazwa utworzonego warunku brzegowego (os GRID _ SCALE
symetrii) oraz jego typ (AXIS). Pogniewa_ siatka była utworzona w Gambicie w milime-
Wskazać dwie pozostałe linie poziome oraz ta linie piono- trach, dlatego te_ wymaga ona przeskalowania. W okienku
wa, która znajduje się miedzy nimi. Ustawić typ warunku SCALE GRID w ramce UNITS CONVERSION wybrać
brzegowego na ścianę WALL i wpisać nazwę  scia- menu rozwijalne GRID WAS CREATED IN i wybrać
na_rury milimetry, następnie potwierdzić przyciskiem SCALE.
Wskazać lewą, pionową linię, zadać warunek typu wlotu Teraz siatka zostanie przeskalowana.
VELOCITY INLET oraz nazwÄ™  wlot_do_rury .
Na koniec wskazać pozostała, prawa pionowa linie, zadać Wyświetlenie siatki
warunek typu wypływ OUTFLOW oraz nazwę  wy- DISPLAY _ GRID
pływ_z_rury . W okienku GRID DISPLAY nale\
y: w ramce OPTIONS
Ostatecznie warunki brzegowe powinny wyglądać nastę- wybrać EDGES, w ramce SURFACES zaznaczyć nastę-
pująco: pujące, wcześniej nazwane (w GAMBICIE) warunki brze-
gowe: os_symetrii, wlot_do_rury, wyplyw_z_rury, scia-
na_rury. Wcisnąć przycisk DISPLAY. Wynik nale\
y obej-
rzeć w okienku graficznym, które się otworzy na pasku
\
ądań:
Zdefiniowanie własności ośrodka:
DEFINE _ MATERIALS
W okienku MATERIALS nacisnąć przycisk
Wybrać opcje SPECIFY CONTINUUM TYPES . otworzy
DATABASE...
się okienko podobne jak w przypadku warunków brzego-
W okienku DATABASE MATERIALS w ramce FLUID
wych. Nale\
y zmienić typ geometrii z objętości
MATERIALS wybrać wode ( water-liquid () ).
VOLUMES na powierzchnie FACES. W okienku graficz-
W ramce PROPERITIES zostaną podane własności tego
nym wskazać powierzchnie przekroju rury (face.1).Typ
ośrodka. Wybrać materiał naciskając przycisk COPY i
ośrodka TYPE, pozostawić jako płyn FLUID. Wpisać
wyjść z okienka przyciskiem CLOSE
nazwę  woda i potwierdzić APPLY a następnie CLOSE.
W okienku MATERIALS pojawiły się własności wody.
Zmienić lepkość (viscosity) na 0.01 kg/ms. Potwierdzić
Wyeksportowanie dwuwymiarowego modelu oblicze-
naciskajÄ…c CLOSE.
niowego do pliku .msh:
Z listwy poleceń wybrać:
Ustawienia solvera przepływowego:
FILE _ EXPORT _ MESH ....
DEFINE _ MODELS _ SOLVER
Wpisać nazwę pliku (np. rura.msh), zaznaczyć opcje
W okienku SOLVER w ramce SOLVER wybrać solver
EXPORT 2D MESH a następnie potwierdzić ACCEPT. W
rozprzęgnięty (segregated), w ramce SPACE wybrać prze-
okienku TRANSCRIPTION sprawdzić, czy pojawił się
pływ osiowosymetryczny (axisymmetric). Resztę ustawień
komunikat:  Mesh was successfully written to rura.msh .
pozostawić bez zmian. Wyjść z okienka naciskając przy-
Zamknąć Gambita.
cisk OK.
Uruchomienie Programu Fluent
Ustawienia modelu lepkości:
W katalogu, w którym jest zainstalowany Fluent wejść do
DEFINE _ MODELS _ VISCOUS
katalogu: ntbin/ntx86 następnie uruchomić program: flu-
ent.exe
3
W okienku VISCOUS MODELS pozostawić model lami- PLOT. Następnie w dolnej ramce CHECK
narny (laminar). Potwierdzić OK. CONVERGENCE nale\
y zwiększyć kryterium zbie\
ności,
np. dla x-predkosci (x-velocity) do poziomu 1e-10 (do-
Określenie warunków analizy: myślne wartości wynoszą 0,001). Potwierdzić i wyjść
DEFINE _ OPERATING CONDITIONS przyciskiem OK.
W okienku OPERATING CONDITIONS ustawić wartość
ciśnienia odniesienia (operating pressure) na 0 Pa i po- Rozpoczęcie obliczeń:
twierdzić OK. SOLVE _ ITERATE...
W okienku ITERATE zadać liczbę iteracji na 1000
Określenie warunków brzegowych: (NUMBER OF ITERATIONS).
DEFINE _ BOUNDARY CONDITIONS Potwierdzić przyciskiem ITERATE.
W okienku BOUNDARY CONDITIONS w ramce ZONE
podawana jest nazwa powierzchni brzegowej (lub nazwa Obliczenia przerywane SA w jednym z dwóch przy-
domyślna, jeśli powierzchnie nie były nazywane w padków:
GAMBICIE). Na górze listy znajduje się pozycja 1.) osiągnięta została zadana liczba iteracji (np. w po-
DEFAULT-INTERIOR. Sa to wszystkie ściany wewnętrz- wy\
szym przykładzie).
ne modelu. Domyślnie maja ustawiony typ ścian 2.) nastąpiła zbie\
ność na _zadanym poziomie. Wów-
wewnętrznych (interior). Zaznaczając dowolna nazwę w czas w oknie Fluenta pojawi się komunikat o osiągnię-
ramce ZONE, pojawia siÄ™ odpowiadajÄ…cy jej typ warunku ciu zbie\
ności (solution is converged)
brzegowego w ramce TYPE. Nale\
y w ramce ZONE
wskazać nazwę wlot_do_rury. W ramce TYPE powinien OBRÓBKA WYNIKÓW (POSTPROCESSING)
pojawić się zaznaczony typ wlotu prędkościowego (velo-
city-inlet). Nale\
y nacisnąć przycisk SET... , pojawi się Wyświetlanie map konturowych:
okienko warunku VELOCITY INLET. W okienku tym
nalepy zadąć następująca wartość prędkości (velocity ma-
gnitude) = 0.1 m/s (u\
yć kropki dziesiętnej). Wyjść z
okienka wciskajÄ…c OK.
Mapa konturowa ciśnienia statycznego
Zaznaczyć na liście obszar obliczeniowy o nazwie "woda",
wcisnąć przycisk SET.
Zmienić ośrodek na wódę MATERIAL NAME WATER-
LIQUID. Potwierdzić OK.
Zamknąć okno BOUNDARY CONDITIONS przyciskiem
Mapa konturowa wartości bezwzględnej prędkości
CLOSE, gdy_ pozostałe warunki brzegowe (WALL,
AXIS, OUTFLOW) nie wymagajÄ… podawania _\
adnych
Wyświetlanie map wektorowych:
dodatkowych danych.
Ustawienie parametrów numerycznych solvera:
SOLVE _ CONTROLS _ SOLUTION...
Mapa wektorowa prędkości pokolorowana modułem pręd-
W ramce DISCRETIZATION podano aktualnie u\
ywane
kości
schematy dyskretyzacji równań oraz schemat sprzę\
enia
prędkość - ciśnienie.
Wyświetlanie linii prądu:
W ramce UNDER-RELAXATION FACTORS wpisane sÄ…
wartości współczynników podrelaksacji. Pozostawić war-
tości domyślne. Potwierdzić OK.
Linie prÄ…du wychodzÄ…ce z wlotu do rury
Ustalenie przybli\
enia poczÄ…tkowego:
SOLVE _ INITIALIZE _ INITIALIZE...
W oknie SOLUTION INITIALIZATION w menu rozwi- W celu zobrazowania wiru, który powstał na uskoku rury,
jalnym COMPUTE FROM wybrać nazwę warunku brze- nale\
y zaznaczyć równie_ brzeg o nazwie "sciana_rury).
gowego "wlot_do_rury". W ramce INITIAL VALUES Linie prądu nie mogą wchodzić w obręb ciała stałego,
pojawia się wartości zadeklarowane dla tego typu warunku chyba, \
e na brzegu prędkość będzie zerowa (np. linia
brzegowego. Mo\
na te\
wpisać je z klawiatury. Wybór prądu wychodząca z punktu spiętrzenia na profilu). Wy-
nale\
y potwierdzić przyciskiem INIT a dopiero następnie kreślając linie prądu wychodzące z wlotu oraz
wyjść przyciskiem CLOSE. powiększając obraz prawym przyciskiem myszy otrzymuje
siÄ™ wynik:
Ustawienie poziomu zbie\
ności oraz wyświetlenie rezy-
dułów:
SOLVE _ MONITORS _ RESIDUAL...
W oknie RESIDUALS MONITORS nale\
y w ramce
OPTIONS zaznaczyć wyświetlanie przebiegu rezydułów
Wir powstały na uskoku.
4
Wyznaczenie strumienia masy przepływającego przez
rurÄ™:
REPORT _ FORCES...
W oknie FORCE REPORTS w ramce OPTIONS pozosta-
wić sile FORCE oraz w ramce orientacja siły FORCE
VECTOR pozostawić x=1 y=0. Wyświetlić wynik przyci-
skiem PRINT.
Zakończenie pracy z Fluentem:
Nale\
y zapisać model obliczeniowy wraz z wynikami pod
wybrana nazwa:
FILE _ WRITE _ CASE & DATA...
Następnie wyjść z Fluenta:
FILE _ EXIT
Jeśli wyniki nie zostały zapisane, Fluent przypomni o tym
komunikatem: